O termo consolidação é definido na língua portuguesa como o processo de tornar mais sólido, firme ou estável, de solidificar, unir ou combinar.
Atualmente, como já referido, pretende-se conservar sempre que possível a madeira original nos edifícios. Para tal, existem diversas técnicas e produtos, sendo os consolidantes por impregnação, principalmente com base em produtos poliméricos, um grande contributo (Reinprecht, et al., 2009).
Há autores, como Weaver, 1997, e Reimprecht, 2008, que defendem uma divisão entre as técnicas de consolidação, atribuindo ao restabelecimento das características físicas e mecânicas da madeira degradada a técnica de consolidação por impregnação. Esta recorre maioritariamente a produtos poliméricos de impregnação, que preenchem a zona degradada embebendo as células e espaços livres entre elas. Pretende-se assim conseguir características próximas das da madeira original após polimerização e ainda o estabelecimento de ligações com a madeira sã (Unger, et al., 2001). Chama-se a atenção para o facto da consolidação da madeira por intermédio de produtos de impregnação ser uma técnica largamente aplicada a nível da conservação e restauro de obras de arte (Duarte, 2001), mas pouco aprofundada ao nível da engenharia civil (Henriques, et al., 2010). Contudo, Reimprecht, 2008, e Henriques, 2011, defendem que as técnicas pertencentes a esta área podem e devem também ser aplicadas em elementos de edifícios.
Mais uma vez se refere que qualquer intervenção deve ser realizada em função das condições e necessidades do presente, mas respeitando os valores estéticos e históricos do edifício. Neste sentido caminha-se para, sempre que possível, as intervenções sejam realizadas in situ, com vista à conservação do património, simplicidade de execução e à economia da intervenção (Cruz, et
al., 1994; Piazza, 2003; Appleton, 2003).
É por este motivo que grande parte das intervenções em edifícios históricos são realizadas com o auxílio de produtos poliméricos (Cruz, et al., 2000). De facto, vários estudos têm apontado para o seu bom desempenho e compatibilidade com a madeira (Reinprecht, et al., 2009), sendo certo que mesmo que a experiencia ainda não possa fornecer resultados a longo prazo, o estado de conservação dos produtos aplicados é em geral bom (Berti & Pizzo, 2004; Custódio, et al., 2008).
5.4.1 Produtos Poliméricos
É então importante conhecer o que são polímeros e como se classificam. São macromoléculas constituídas pela repetição de pequenas e simples unidades químicas, os monómeros. Os materiais poliméricos por sua vez são um conjunto de polímeros cujos monómeros têm a capacidade de se ligar quimicamente entre si, formando uma cadeia sólida (Smith, 1998).
Técnicas de inspeção e diagnóstico, tratamento e consolidação
Pela diversidade estrutural que estas macromoléculas podem apresentar, nem sempre é fácil classificá-las. Contudo, uma classificação usual divide-as em três grandes grupos. Os polímeros naturais, semi-sintéticos e sintéticos, sendo que os polímeros sintéticos subdividem-se ainda em elastómeros, termoplásticos e termoendurecíveis (Smith, 1998).
Figura 5.6 - Classificação dos polímeros. Adaptado de Anon., 2008
Quanto à sua forma de obtenção, os polímeros semi-sintéticos obtêm-se pela manufatura dos polímeros naturais e os polímeros sintéticos são produzidos por ação humana através de processos químicos adequados.
Dentro dos polímeros sintéticos, aqueles que detêm importância estrutural, os elastómeros apresentam-se como compostos de elevado grau de elasticidade, sofrendo grandes deformações por aplicação de tensões e restabelecendo as suas características iniciais quando removida a tensão. Já os termoplásticos e termoendurecíveis, os mais utilizados na conservação e reparação da madeira (Reinprecht, et al., 2009), distinguem-se pela capacidade de serem fundidos e solidificados repetidamente, com ou sem perda das suas propriedades fundamentais, isto é, os termoplásticos suportam vários ciclos térmicos sem perda suas caraterísticas, sendo que os termoendurecíveis apresentam-se na sua forma definitiva após sofrerem um ciclo térmico, não podendo ser aquecidos posteriormente sem deterioração permanente das suas propriedades iniciais (Anon., 2008). Esta distinção relaciona-se com a forma estrutural dos polímeros e das ligações intermoleculares, fracas no caso dos termoplásticos e fortes nos termoendurecíveis. Sendo os polímeros plásticos (termoplásticos e termoendurecíveis) os mais utilizados na conservação e reparação de madeiras, é de referir que os consolidantes de características termoplásticas mais comuns são os baseados em resinas acrílicas, sendo as resinas epoxídicas, as mais comuns entre os materiais termoendurecíveis (Henriques, 2011).
As resinas acrílicas apresentam-se normalmente sob a forma de grânulos ou grãos que se dissolvem facilmente em solventes orgânicos, possibilitando posteriormente a sua aplicação em
Capítulo 5
madeiras. Quanto aos produtos epoxídicos destinados ao mesmo fim, são normalmente comercializados em sistemas bi-componentes de resina e endurecedor, podendo ainda ser adicionados solventes com o objetivo de diminuir a viscosidade do conjunto, melhorando desta forma a penetração na madeira. Estes produtos são correntemente considerados os mais adequados para as ações de intervenção da madeira de edifícios in situ, pela sua durabilidade, cura à temperatura ambiente, muito pequena ou nenhuma retração durante a cura, estabilidade dimensional após endurecimento, boa compatibilidade com outros materiais, excelente resistência mecânica e resistência a produtos químicos e água (Custódio, et al., 2008; Duarte, 2001). Henriques, 2011, afirma mesmo que a madeira consolidada com produtos epoxídicos apresenta uma melhoria do comportamento mecânico.
De facto, alguns grupos de investigação têm-se dedicado a esta temática nos últimos anos. É exemplo o caso do LNEC, que juntamente com o IST e o ISA, que tendo como base a madeira de Pinho bravo degradada por fungos, levou a cabo uma investigação intitulada “validação dos materiais e sistemas de colagem / impregnação na recuperação de estruturas de madeira” (Henriques, 2011). Neste estudo, onde foi estudada a correlação entre a perda de massa e o ganho de resistência mecânica de madeiras tratadas com um polímero epoxídico e uma solução acrílica desenvolvida pelos autores, concluiu-se algum efeito de consolidação, deixando caminho para a realização de estudos futuros.
Mais tarde, Henriques, 2011, ao estudar uma série de sete consolidantes, entre epoxídicos e acrílicos, aplicados em conjunto com produtos de tratamento, concluiu a real eficácia de um produto epoxídico, o EPO 155, no ganho de resistência mecânica de madeira mediamente degradada por fungos.
5.4.2 Consolidante EPO155
De acordo com a informação do fabricante, este consolidante é um “produto à base de resinas
epoxídicas fluidas sem solvente, reticuláveis a frio sob ação de um endurecedor. Da mistura dos dois produtos numa relação de 2:1 em massa resulta uma massa adesiva de elevada flexibilidade e resistência mecânica, com resistência à tração superior a 30 MPa, resistência à compressão superior a 50 MPa e módulo de elasticidade superior a 1800 MPa”.
De facto, com a realização de diversos ensaios, Henriques, 2011, verificou um conjunto de promissoras propriedades deste produto, quer aplicado em madeira não tratada, quer em madeira previamente tratada com biocidas selecionados. A baixa viscosidade e a constância de volume durante a cura, não variando significativamente, mesmo com o aumento da humidade, sugerem desde logo a sua aptidão para aplicação em obra. Após o tratamento de madeira com o consolidante, por imersão durante 15 minutos, outros resultados vieram confirmar a sua possível utilização em estruturas deste material. O EPO155 apresentou desde logo uma grande capacidade
Técnicas de inspeção e diagnóstico, tratamento e consolidação
de penetrar na madeira, a qual, associada à sua capacidade de retenção, isto é, de permanecia após a cura, não deixou dúvidas quanto à sua eficácia, apresentando mesmo uma relação percentual entre quantidade absorvida e retida de cerca de 98,1%. Também no que à absorção de humidade da madeira após a aplicação do consolidante diz respeito, os resultados foram muito satisfatórios. O EPO155 permitiu que a madeira promovesse trocas gasosas com o meio em que se inseria, não favorecendo no entanto a absorção de água. De facto, o incremento máximo de teor de água foi de apenas 1.09% para os provetes tratados com este consolidante e submetidos a um ambiente controlado no interior de um exsicador sob elevadas condições de humidade, durante 17 semanas. Após a mistura da resina com o endurecedor, tem início uma reação exotérmica que vai aumentando a viscosidade da mistura, apresentando a 25ºC um pot life de 30 minutos, que diminui com o aumento da temperatura. Desta forma, só se deve preparar a mistura imediatamente antes da sua aplicação e sempre que possível mantê-la a uma baixa temperatura.
Pelos promissores resultados fornecidos, o EPO 155 foi o consolidante eleito para a campanha experimental da presente tese.